Збереження рослин ex situ: підтримка виживання виду у дикій природі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Збереження рослин ex situ: підтримка виживання виду у дикій природі

Рослини мають надзвичайне значення у людському житті. Вони є безцінним ресурсом, що створює продукти харчування, житло, ліки та біомасу, вони є основою життя. У природних та штучних середовищах вони створюють незамінні екосистеми, зберігаючи атмосферу, захищаючи верхній шар ґрунту та очищення відходів. Рослини покращують наше життя своєю красою та символізмом. Без рослин життя на Землі, яким ми його знаємо, припинить існування.

Ми стоїмо перед обличчям найбільшої кризи вимирання за останні 65 мільйонів років, кризи, спричиненої значною мірою збільшенням людського населення та його ростучими потребами. Якщо так і буде продовжуватися, то два з трьох видів рослин, тварин та мікроорганізмів на Землі можуть зникнути до кінця цього століття. Для, приблизно, 300 000 видів рослин ми можемо покращити ситуацію, адже 85 000 видів культивуються людиною, легко розмножуються генеративним чи вегетативним способом або вже зростають під захистом. Ми можемо різними методами захищати природні ареали існування рослин, щоб впевнитись у їх виживанні для майбутніх поколінь. Отже, предметом даної книги є управління генетичним матеріалом рослин у штучних умовах, часто як підготовка до їх ре інтродукції у дику природу чи штучні екосистеми.

Рослинність не рівномірно поширена на нашій планеті: є регіони з винятковою різноманітністю видів, які називають «гарячими точками», де флора особливо багата та має найбільшу необхідність збереження. Дуже часто, потреба в охороні цих регіонів перевищує можливості будь-яких установ чи організацій у збереженні зникаючих видів. Хоча захист рослин in situ залишається на першому місці, тому що збереження природних популяцій та їх зв'язків дозволяє окремим видам адаптуватися та розмножуватися, але сам по собі метод збереження in situ не є універсальним, щоб зберегти усі види. Сьогодні існує актуальна необхідність великомасштабного відновлення довкілля та реінтродукції рослин. Відповідною основою для відновлення рослинності є досвід ботанічних експертиз; ботанічні сади та інші ex situ установи є фундаментом для збереження рослинного різноманіття. Як частина інтегрованої програми збереження, збереження ex situ - це практична відповідь кризі, що набирає обертів.

Як установи збереження рослин ex situ, ботанічні сади мають багато інших ролей, крім зберігання рослинного матеріалу для відновлення. Вони є дослідними центрами, закладами формальної та неформальної освіти. Основний об'єм інформації про, поширення та статус рослин, їх характеристики надходить із ботанічних садів та подібних установ, і вона є фундаментом для ефективного збереження та заповідання рослин. Усе частіше, ботанічні сади розробляють дослідницькі програми, фокусуючись на науці контролю невеликих популяцій, реінтродукції рослин, збереженні генетичного матеріалу і т.п. Ботанічні сади приймають участь у всіх рівнях ботанічної освіти, від дитячих програм до вчених ступенів; виконують роль «вітрин», демонструючи важливість та красу рослин для мільйонів відвідувачів кожного року; беруть на себе відповідальність за збереження ландшафтів. Отже, світові ботанічні сади відіграють важливу роль у виділенні та збереженні важливих середовищ та екосистем.

У першому розділі «Можливості та потенціал збереження рослин ex situ» розкриваються такі питання як методи збереження ex situ; філософські та етичні проблеми збереження рослин in situ та ex situ; західно-австралійська програма збереження зникаючих рослин: модель комплексної стратегії охорони; роль федерального керівництва і державного партнерства у збереженні рослин у США; ex situ підтримка збереження природних популяцій та середовищ існування: досвід зоопарків та можливості для ботанічних садів.

Раніше збереження рослин ex situ (поза межами природного ареалу) сприймалося значною мірою як недоречна новинка, що має хороші наміри, але поступається методам in situ. Різноманітні інструменти збереження рослин ex situ дозволяють збільшити можливість їх виживання та є частиною значніших засобів збереження рослинного різноманіття.

У першій частині розглянуті значні кроки вперед, які зробилено програмою збереження рослин ex situ. Починаючи своє становлення як додаток до невеликого ряду зникаючих видів, використовуючись як автономний підхід, і, будучи за умовчанням, результатом безвихідності становища, збереження рослин ex situ все більше використовується, щоб підтримувати комплексне збереження регіонального рослинного різноманіття (Глава 3 і 4). За майже 500 років від створення, ботанічні сади розвивалися дуже повільно, і лише в останні пів століття ми стали свідками революції у професійній етиці та наукових засобах зберігання (Глава 1).

Фахівці збереження рослин ex situ, сприяючи збереженню рослинного різноманіття у все більш поширених штучних ландшафтах, постають перед рядом складнощів. Майбутнє рослинних колекцій і, що важливіше, закладів як ефективних засобів збереження видів рослин, залежить від їх біологічної, політичної та економічної життєздатності. Крім того, фахівцям необхідно чітко визначити спеціалізацію заповідника ex situ (банк насіння, садівництво, популяції та управління ними, громадський показ, освіта), щоб задовольняти потреби суспільства.

Все ще є широка розбіжність між екологічними, генетичними та фізіологічними дослідженнями і їх звичним прикріпленням до збереження рослин ex situ. Фахівцям варто встановити відносини з релевантними дослідницькими групами, щоб напрямок ex situ став більш біологічно та матеріально ефективним. Також терміново необхідно розробити ефективні і зручні в роботі протоколи для планування і здійснення збереження рослин ex situ.

Етичний контекст заповідання ex situ, що розглядається Ролстоном у другій главі - динамічне і іноді проблемне питання, яке створює інтелектуальні і моральні рамки для зберігання рослин. Ролстон досліджує філософські основи здорового глузду; негативні наслідки втрати біорізноманіття; питання цінності та інформативності природних екотопів у порівнянні зі штучними.

Спираючись на досвід зоологічних парків, Стенлі Прайс і його колеги (Глава 5) висвічує моральні дискусії про збереження рослин та вказує, яким чином можуть бути використані зусилля ex situ, щоб посилити підтримку збереження природних ареалів та екосистем, як локально так і глобально. Ці та інші факти просувають нас уперед від стереотипу "помісти рослину в горщик і вид збережений" у напрямі усвідомлення того, що можливості збереження рослин ex situ важливі як і in situ. Успіх, насамкінець, буде оцінений не тільки загальною кількістю збережених видів, але і, що більш важливо, тим наскільки добре зусилля ex situ загалом підтримують біорізноманіття у природі.

Походження і розвиток ботанічних садів є більш чітким, на відміну від зоопарків, і ми спостерігаємо конвергенцію цілей, в яких ботанічні сади збільшували збереження in situ. Досвід зоопарків пропонує наступні стратегії для поліпшення використання засобів збереження рослин ex situ, як наприклад ботанічні сади, щоб підтримувати збереження in situ:

- поєднувати внутрішні і зовнішні можливості країни.

- послідовно ідентифікувати зникаючі види.

- включення збереження видів рослин до регіональних програм.

- поєднання збереження ex situ з економічним використанням диких видів. рослина збереження ботанічний ресурс

- розвиток внутрішніх засобів для «гарячих точок» біологічного різноманіття.

- розвиток концепцій стратегії збереження видів.

Дві всесвітні найбільші ex situ мережі, зоопарки та ботанічні сади, відіграють фундаментально важливу роль у контролі збереження зникаючих видів, підтримують природні ареали. Світові зоопарки і ботанічні сади розвинули різні підходи до контролю зникаючих видів. Зоопарки набули теперішнього значення у зберіганні видів внаслідок професійної та громадської турботи про тварин; на відміну від цього, ботанічні сади не були об'єктом активної громадської діяльності і не ухвалили наукові протоколи управління для більшості колекцій. Світові зоопарки підтримують глобальні акції по збереженню «харизматичних» видів тварин. У свою чергу, ботанічні сади більше уваги приділяють збереженню регіональних видів рослин.

Проте, як ботанічним садам, так і зоопаркам потрібно надалі працювати колективно, об'єднуючи засоби і ресурси для підтримки світових областей біорізноманіття та дикої природи у світі.

Другий розділ присвячений принципам збереження рослинного різноманіття. У ньому висвітлені наступні питання: принципи збереження зародкової плазми у генних банках; класифікація типів зберігання насіння для консервування ex situ в залежності від температури та вологості; визначення стану спокою, пробудження та проростання насіння; зберігання пилку як інструмент збереження рослинного різноманіття; тканинна культура як метод збереження; методи збереження для Bryophytes та Pteridophytes.

Засоби заповідання ex situ можуть бути описані двома положеннями: традиційні садові методи догляду за колекціями та більш сучасні наукові підходи, які, загалом, походять від сільськогосподарських методів і методів генетики рослин. Прикладні садівничі дослідження не залишили такого сліду, не зробили таких значних технічних досягнень останніми роками, як технології управління генами для насіння, пилку і тканин. Ці недавні досягнення роблять можливим збільшити ефективність зберігання рослинного матеріалу на триваліший період часу. Проте, можливість простого вирощування рослин все ще залишається основою успіху.

Як метод збереження рослин добре вивчений і все більше просувається як рентабельний і ефективний засіб зберігання великої кількості генотипів за довгий період часу. Успіх цих засобів може бути оцінений усе зростаючою кількістю працюючих установ та груп фахівців зі зберігання насіння та рослин.

Використання цього підходу до великої кількості диких видів привів до більшого розуміння фізіології зберігання насіння. Волтерс (Глава 6) і Прічхард (Глава 7) розглядають фізіологію зберігання насіння та його значення для збереження ex situ.

Банки генів ex situ є надійним та економічним методом збереження великої кількості екземплярів рослин протягом тривалого періоду. Протоколи для зберігання насіння залежать в основному від «поведінки» насіння (високо чутливе, чутливе та низько чутливе) і необхідного терміну консервації. Зберігання протягом тривалого часу вимагає оптимального вмісту вологи та низьких температур. Фізичні принципи управління пошкодженнями зразків можуть дати можливість оптимізувати вміст води та виявити максимально низьку температуру для зберігання. Ці принципи - потужні інструменти, які можуть бути використані, щоб поліпшити ефективність дій банків генів і збільшити кількість видів та зразків тканин, які можуть бути збережені в колекціях ex situ.

Результати сучасних досліджень дають змогу розділити насіння на три типи відповідно до їх здатності витримувати умови зберігання. Отже, запропоновано три типи насіння: низько чутливе (І), чутливе (ІІ) та високо чутливе(ІІІ). Насіння першого типу (низько чутливе) можна зберігати у Tg - 70 (тобто, близько - 20°C) або за умов кріозберігання. Так само, насіння другого типу можна зберігати у Tg - 70 (близько - 70°C, на відміну від сучасних міжнародних рекомендацій для зберігання сухого насіння) або в умовах кріозберігання. Для третього типу (сухе високо чутливе) насіння рекомендується Tg - 70 у кріоустановках, хоча можливо, таке зберігання можна використовувати тільки для ізольованого ембріона або його частини. Як альтернатива, насіння третього типу може зберігатися короткий термін при верхньо-нульових температурах близьких до мінімальної температури проростання.

Волтерс досліджує фізіологію динаміки погіршення та її актуальність для успішного тривалого зберігання. Прічхард розглядає види поведінки насіння і пропонує удосконалену термінологію, яка походить від визначення стану збереження широкого різноманіття рослин як у помірних, так тропічних зонах. Ці дві глави розкривають, що розширення розуміння насінної фізіології відкриває двері до зберігання більшої кількості проблемних видів. Баскін (Глава 8) демонструє свої глибокі знання екофізіології насіння у стані спокою і застосовує це до практичного отримання більшої кількості інформації відносно пробудження насіння та вимог максимальної схожості найменшої кількості насіння. Він показує, що через розуміння екології видів і поведінки родинних таксонів можна віднести вид до певного типу морфофізіологічної дрімоти. Баскін підсумовує як найкраще визначити вид спокою зразка; наводить модель експериментального протоколу, створеного для визначення вимог пробудження і проростання насіння, використовуючи якнайменше насіння.

Знаючи родину, до якої належить вид, можна негайно отримати інформацію про насіння: сухе чи оточене м'ясистою, вологонепроникною оболонкою (фізичний спокій); недорозвинений зародок (адаптований морфологічний спокій); розвинений, недорозвинений (маленький) зародок (морфологічний або морфофізіологічний спокій); чи повністю розвинений зародок (відсутній стан спокою або фізіологічний спокій). Незважаючи на вид зародка, отримані під час дослідів дані дають можливість виявити вимоги до порушення стану спокою та проростання насіння, використовуючи мінімальну кількість насіння.

Хоча зберігання пилку мало використовувалося для збереження рослин, воно набуло широкого використання для підтримки сільськогосподарського виробництва та садівничих програм розмноження рослин. Тоувіл (глава 9) розглядає використання зберігання пилку для управління видами, що знаходяться під загрозою зникнення, і наводить практичні рекомендації для його зберігання і використання. Технології in vitro, особливо мікроклональне розмноження, широко використовуються для розповсюдження і збереження рослини, що знаходяться під загрозою зникнення.

Ефективне зберігання пилку веде за собою планування і вивчення умов, які впливають на його життєздатність. Доступна інформація про схожі види, роди або родини слугує орієнтиром для фахівців. Контроль вмісту вологи є надзвичайно важливим як для чутливих чи нечутливих до вологості зразків. Загалом, зберігання при низьких температурах вигідне, але навіть при таких низьких температурах як - 80°C все ще можливе пошкодження пилку. Проте, створення програми зберігання пилку може бути цінним методом, щоб підтримувати збереження та управління дикими видами.

Сугі та Ламорекс (Глава 10), наводять огляд практичного застосування технологій in vitro у сумнозвісній «гарячій точці» зникнення видів, Гавайських Островах. Їх програма стала успішною завдяки розробленню специфічних протоколів для кожного таксона, цілковитої гігієни, і близьких робочих відносин із польовими колекціонерами рослинного матеріалу, кураторами, контрольними органами, і командами відновлення. Пенче (глава 11) порівняв добре розвинені і доступні методи для збереження голонасінних і покритонасінних порівняв з методами для бріофітів та птеридофітів та зробив огляд результатів збереження для цих двох груп, оцінив можливі методи для управління ex situ.

Сьогодні, для збереження безнасінних рослин ex situ, існує досить велика кількість технологій. Традиційні методи садового вирощування і зберігання спор включають невелику кількість обладнання та могли б використовуватися ширше, щоб підтримувати колекції генетичних матеріалів Вryophyte і Рteridophyte. Вони можуть бути доповнені методами для вирощування та розмноження in vitro, висушування чи кріозамороження як спор, так і вегетативних тканин. Ці технології широко використовуються з насінними рослинами, і визначені методи були адаптовані до ненасінних видів. Нарешті, коли спори не доступні, можна використовувати технології збору і зберігання вегетативних тканин у польових умовах, щоб розширити методи збереження ex situ до ширшого діапазону таксонів.

Загалом, ці методи охоплюють ефективний набір засобів для розмноження і охорони Рteridophytes і Bryophytes. Хоча це менш систематичне зберігання зазначених видів, ніж насіннєвих рослин, але існує необхідність зберегти велику кількість зникаючих видів Вryophytes і Рteridophyte. На щастя, у цьому напрямку уже проводяться дослідження. Демонстрація ефективності багатьох доступних технологій повинна полегшити розвиток програми збереження ex situ зникаючих рослин, як Вryophytes, так і Рteridophytes.

Нові методи збереження рослин ex situ, що зараз розробляються, особливо для насінних зразків, допомогли позбутися однієї з найбільших перепон для застосування ex situ і керувати великою кількістю видів невеликою кількістю персоналу спеціалізованих установ. Дослідницькі вклади, зроблені міжнародними агентствами, такими як Міжнародний інститут рослинних генетичних ресурсів (International Plant Genetic Resources Institute) та передовими дослідницькими установами (U.S. Department of Agriculture's National Center for Genetic Resources Preservation and the Royal Botanic Gardens, Kew, Millennium Seed Bank), дозволяють рентабельно зберігати велику кількість зразків для багатьох видів щонайменше для помірних кліматичних зон.

Третій розділ «Екологічний та еволюційний підтекст збереження рослин ex situ» докладно розкриває такі питання як: реакція популяції на зміну природного середовища: причини для збереження ex situ; генетичні проблеми у популяціях при збереженні ex situ; інтеграція кількісної генетики у збереження ex situ та відновлення її практики; вплив збирання насіння на ризик зникнення багаторічних рослин; гібридизація у колекціях рослин ex situ: проблеми збереження, перепони та можливості; облік зменшення кількості зразків рослин при зберіганні ex situ та реінтродукції.

Зберігання ex situ це - збирання, управління, і використання динамічних еволюційних одиниць в штучних умовах. Первинне значення збереження ex situ - підтримувати виживання видів та відновлювати їх у сприятливих природних умовах при потребі. Цей процес, який може вимірюватись місяцями, десятиліттями, або навіть століттями, піддає зібрані зразки впливу екології та відбору, які можуть сформувати і спотворити початкову будову зразка, роблячи його менш здатним вижити у дикому довкіллі.

Частина III відображає покращення розуміння екологічної і еволюційної динаміки ex situ, яка може впливати на зразок протягом періоду його консервації ex situ та під час переміщення їх із природного середовища у колекції та під час реінтродукції. Зразки живих рослин, тканин, або насіння піддаються впливу генетичних модифікацій, і даний розділ розглядає ці зміни і зазначає практичні дії, які можуть пом'якшити потенційно руйнівну дію на зразки, що веде за собою зберігання в умовах ex situ.

Під процесом зберігання ex situ розуміється підтримка різноманітного і життєздатного набору зразків при її збиранні та під час використання. Хазбанд та Кемпбел (Глава 12) і Скалл та Леверіч (Глава 13) зазначають, що популяції ex situ можуть піддаватися складним змінам під впливом природного відбору, садового чи іншого оточення, ефективного процесу одомашнення. Прогрес сучасних молекулярних технологій дозволив більш точно зрозуміти генетичну динаміку рослин ex situ. Вітт і Гевенс (Глава 14) розглядають кількісні генетичні техніки та оцінюють їх вклад в управління популяціями ex situ.

Декілька підходів можуть збільшити практичність ex situ матеріалу. Спершу, колекція ex situ має бути здатна до виробництва великої кількості сіянців одночасно. Теоретичні пошуки вказують, що початковий розмір пересадженої популяції має бути великим, щоб нівелювати високі втрати у популяції, які є наслідком низької пристосованості рослин до нового середовища. Це особливо важливо для рослин з низькою здатністю до збільшення чисельності популяції, на відміну від багатьох дерев, кущів і трав у конкуруючих умовах довкілля. Іншими словами, захисники природних ресурсів, що займаються реінтродукцією та переселенням рослин мають очікувати та планувати можливий відпад особин, ніж намагатися повністю запобігти цьому. Фактично, спроби запобігти відпаду рослин тільки уповільнює адаптацію, яка у свою чергу наражає на небезпеку тривалість успішного відновлення.

Серед рослин широко поширена локальна генетична диференціація між популяціями, і як результат, інтродуковані у нові середовища види будуть більш пристосованими до довкілля і тому витримають погане приживання і розмножаться. Тому, основні зусилля треба прикласти саме до підвищення початкової низької адаптивної здатності рослин шляхом пересадок. Цього можна досягти використовуючи найбільш модифікаційно мінливий посадковий матеріал та обираючи місця для інтродукції найбільш близькі за умовами до природних ареалів зростання досліджуваних рослин. Наступний крок вимагає точних записів у документах рослинного матеріалу в колекціях ex situ, опису ареалів, потреб мікроклімату. Нарешті, якщо популяції будь-яких досліджуваних видів можуть бути генетично диференційованими, то, щоб досягти найшвидшої адаптації до нового довкілля, краще пересадити відразу матеріал із колекції, замість періодичної реінтродукції його в уже існуючу популяцію. Теоретично, міграція в популяцію уповільнить адаптацію і прискорить її зникнення введенням додаткових неадаптованих генотипів.

Задля довготривалої дії, програми ex situ повинні проектуватися і проводитися на основі науково обґрунтованої інформації. Хоча генетичні і демографічні чинники, що впливають на пристосування популяції до нових умов середовища добре вивчені, їх відносна важливість у контексті збереження, залишається неясною. У результаті, є декілька загальних програм для зберігання зникаючих рослин, які, зазвичай, виконуються незалежно одна від одної. Щоб спонукати використання принципів популяційної біології ми висуваємо дві рекомендації. По-перше, стратегії у збереження ex situ повинні бути тісно пов'язаним, щоб виконувати основні призначення колекції. Очевидно, що колекції ex situ повинні використовуватись як джерело матеріалу для відновлення, використання їх буде різностороннім і складним, ніж якби вони були створені, як демонстраційний чи освітній матеріал. По-друге, при можливості, збереження ex situ потрібно практикувати в межах експериментальної структури (наприклад, ботанічного саду). Часто, програми ex situ розвиваються і підтримуються незалежно одна від одної, іноді використовуючи приписний підхід, в якому специфічна стратегія приймається кількома умовами, призначеними для оцінки програми під час її роботи. Адаптивна стратегія управління, яка використовує експериментальну структуру, забезпечує механізм для оцінки вибору управління і гарантує документований результат, який може бути застосований до інших зникаючих організмів.

Куратори програм зберігання ex situ мають нелегке завдання. Вони стикаються із серіями екологічних та генетичних проблем. У багатьох випадках, проблеми генетики засновані на теоретичних роздумах, часто з малою кількістю практичних даних. У інших випадках, коли доступні емпіричні дані, вони можуть бути суперечними. Наприклад, у 1999 році при вивченні рідкісної рослини Lychnis (горицвіт) не було зафіксовано жодного зв'язку між генетичною різноманітністю і відповідними компонентами, тоді як у 2001 р. такий зв'язок був практично виявлений у Zostera marina (зостера морська). Отже, не розумно чекати, що кожен залучений до програми збереження ex situ вид вивчатиметься так же детально як і зазначені види; часто роботи по збереженню ex situ повинні проводитися на основі мінімуму даних. Як першооснова, консервативний підхід є найбільш доречним: коли одна велика вихідна популяція із подібного середовища і географічного походження є найкращим можливим вибором для переселення ex situ. Також, слід уникати інбридингових та аутбридингових депресій (зменшення плодоношення, аномалії та потворність). Але якщо немає ідеального місця консервації, то варто продовжити відновлення ex situ надмірно не концентруючись на можливих генетичних проблемах популяції, які обговорюються в літературі. Обговорення жорсткої і м'якої селекції припускає деяку гнучкість для збереження видів та можливість віднесення деяких з генетично небезпечних ефектів дрібних популяцій у репродуктивну меншість більшості рослин. Нарешті, важливою темою для обговорення, є беззаперечна важливість генетики відносно зниження чисельності популяцій у зв'язку із втратою природних екотопів.

Глава 14 демонструє суттєве покращення розуміння відмінностей між кількісною генетичною та молекулярною маркерною мінливістю. Зробивши огляд мета-аналізу Ріда і Франкліна (2001) виявлено, що виміряні у кількісних характеристиках показники, за допомогою ізоферментів або іншими методами з використанням молекулярних маркерів, розрізняються; ймовірно це є результатом дії різних випадкових умов, що впливають на кількісні показники, на маркерні ж дані впливає, насамперед, випадковий дрейф. За багатьма науковими працями, новини про генетичну нестабільність не такі жахливі, як вважалося раніше. Популяції із найбільшою кількістю вивчених видів, навіть малі, незначні популяції, зберігають вищі рівні кількісної варіації, ніж інших форм генетичної мінливості. Голсінгер та Вітт (1997) підкреслюють, що адаптація до зміни довкілля, ймовірно, не включає алелі, що швидше за все втратяться через дрейф генів. Ще вірогідніше, що вони зберігають достатню варіативність, щоб відповісти на поступові зміни довкілля, коли відбір діє в адаптивному контексті.

Потенційно шкідливі впливи на модельні колекційні насінні популяції довго були серйозною проблемою для багатьох науковців, яка ще досі кількісно не виражена. Мегнес та ін. (Глава 15) використовують комп'ютерне моделювання, щоб оцінити відносний вплив на можливість зникнення різновеликих популяції у залежності від інтенсивності та частоти відбирання насіння. Без зменшення включених невизначеностей, вони наводять серії загальних рекомендацій, створених, щоб уникнути впливу на життєздатність і статус диких популяцій. Але просто створення генетично репрезентативної вибірки не досить, щоб гарантувати використання обраного зразка для відновлення популяції. Зібрані одного разу зразки піддаються численним впливам та генетичній ерозії, результатом чого є загибель зразків під час зберігання та реінтродукції.

Для більшості популяцій дерев'янистих видів і багаторічних трав'янистих рослин, що швидко розширюються, короткострокове збирання насіння будь-якої інтенсивності і частоти навряд чи викликає короткострокове зникнення. Звичайно, цей висновок залежить від якості даних. Оскільки демографічні параметри широко варіюються у таких рослинних популяціях, короткочасні спостереження можуть не помітити величину демографічної варіації. Довготривалі зміни спричинені сукцесією або іншою зміною середовища можуть бути важливими для таких видів, але можуть не передбачатися короткостроковими демографічними даними. Крім того, умови середовища, що підтримують зростання популяції можуть бути несприятливими для збирання насіння, тоді як несприятливі середовища можуть мати вразливі популяції. Якщо дані збираються лише на одній території, то екстраполяція результатів на інші середовища може вводити в оману. Вплив збирання насіння на однорічні рослини не моделювався (є декілька робіт з проектними матрицями для однорічних рослин), адже вони постійно залежать від щорічного плодоношення для відновлення популяції та є особливо чутливими до відбирання насіння.

Довговічні деревні види є менш чутливими до збирання насіння, адже без будь якого насінного поновлення вони можуть існувати кілька сотень років. Збирання насіння могло б загострити спади відновлення у зв'язку з іншими обмеженнями природного поновлення. Проте, плодючість у багатьох деревних видів величезна, і обмеження поновлення спричинить зниження конкурентоспроможності та порушення природного режиму.

Навіть у видів чутливих до деяких рівнів відбору насіння, є загалом безпечні межі збирання насіння, які ґрунтуються на моделюванні емпіричних даних. Збирання 10% насіння у 10% років зазвичай не збільшує ризик зникнення. Автори називають це правилом 10/10, що є безпечним рівнем збирання насіння для всіх досліджених ними видів.

Проте, багато видів чутливі до вищих рівнів відбирання насіння. Наприклад, збирати 50 % насіння протягом 50% років - загалом небезпечний рівень збору насіння (правило 50/50). Тільки популяції розміром більше 500 можуть витримувати зазначений рівень збору насіння без істотного ризику зникнення понад 100 років.

Третє правило збирання насіння торкається частоти і інтенсивності збору. У цьому дослідженні розглядається 9-10-процентний збір загального об'єму насіння, але із різними графіками збору. Менш інтенсивне збирання насіння (наприклад, 10 відсотків), яке проводиться частіше (близько 90% років) спричинює менші ризики зникнення, ніж більші обсяги збору (наприклад, 100 %), які проводяться нечасто (близько 10 %). Це відбувається частково, тому що деякі популяція можуть залежати від послідовного плодоношення, щоб підтримувати свої розміри, особливо, якщо вони недовговічні і потребують поновлення. Інтенсивне переміщення насіння протягом року може викликати крах популяції і, як результат, створити більший ризик її зникнення. Крім того, інтенсивне збирання насіння кілька років поспіль вже збільшила ризик зникнення кількох видів. Реальністю є те, що часте збирання насіння не координується між працівниками. Менші популяції більш чутливі до цілеспрямованого збирання насіння і вони також можуть зазнавати великого тиску із-за недостатньої кількості насіння.

Повільне, але цілеспрямоване збирання не тільки сприяє нижчому ризику зникнення, але також може мати інші переваги, які ми моделювали. Якщо умови насінного поповнення широко змінюються, то поява сіянців у сприятливих роках знижує рівень загрози зникнення. Також гнучкий графік збирання можна поєднати із контролем диких популяцій, щоб допомогти оцінити їх життєздатність і потенційні наслідки відбирання насіння. Нарешті, насінні колекції, створені за деякий період років, можуть мати переваги в здійсненні вибірки генетичної мінливості, яка час від часу доступна через появу нових генотипів.

Багато інших питань про збір насіння не були розглянуті у даному дослідженні. Генетичні міркування пропонують збирати насіння від різних індивідуумів та із різних мікросередовищ існування, уникаючи надлишку зразків від найбільших і найпродуктивніших рослини. Часте збирання насіння під час плодоношення дозволить відібрати більше фенологічно мінливих екземплярів. Ізольованим рослинам варто уділяти менше уваги при колекціонуванні, якщо вони продукують генетично гірше потомство у результаті інбридингової депресії.

Отже, будь-яке відбирання живців або цілих рослин потрібно ідеально контролювати, щоб виявити будь-які зростання в смертності. Підвищеної смертності треба уникати щодо чутливих видів або популяцій.

Гуррант та Фідлер (Глава 17) розглядають ці часто таємничі процеси і оцінюють їх дію на управління зберіганням рослин ex situ. Отримані дані застосовуються в генетичних принципах відбору зразків.

Колекції еx situ можуть бути надзвичайно цінні як початковий матеріал для відновленні біорізноманіття, буквально створюючи різницю між зникненням і виживанням. Але для успішної реінтродукції повинна бути зібрана досить велика кількість відповідного генетично матеріалу, щоб гарантувати виживання протягом зберігання і спокою рослин перед тим, як вони зможуть розмножитися у новому середовищі. Таким чином, щоб усвідомити потенційне значення колекцій ex situ для збереження, не досить тільки зібрати генетично представницьку вибірку. Ймовірні види і величини деяких втрат можуть бути оцінені заздалегідь і компенсуватися збільшенням об'ємів вибірки для вихідних колекцій.

Не можна очікувати, що усе насіння витримає зберігання ex situ достатньо довго та буде придатним для подальшого використання, не зважаючи наскільки гарними є умови. Знаючи, що мертве насіння загалом не відрізняється від живого, необхідно проводити випробування проростання і контролювати придатність колекцій. Але рекомендований 15-25% об'єм вибірки є надзвичайно високим для зникаючих видів, навіть якщо рівні використаних проб залишаються невисокими (наприклад, 0,1 і 0,9 %). Тому, питання щодо виявлення точного стану конкретної ex situ колекції залишається відкритим.

Також, не варто очікувати, що усі інтродуковані у дику природу сіянці виживуть і дадуть потомство. Основуючись на результатах моделювання практично отриманих даних для рослин з різними умовами зростання, відносна величина очікуваної до-репродуктивної смертності може широко змінюватися. Все що можна зробити, це збільшити кількість маточних рослин, що виживуть для відтворення шляхом посадки більшої кількості маточників або активного піклування про них у садівництві, зменшуючи демографічну вартість і збільшуючи можливості успішної реінтродукції. У свою чергу, все що робиться для поліпшення процедури зберігання і збільшення ефективності переведення збережених матеріалів до репродуктивних рослин у природні умови, скоротить тиск колекції на дикі популяції.

Гібридизація - як широко поширений еволюційний вплив на дикі популяції, так і цінний садівничий метод, але він може спустошити середовище збереження ex situ. Традиційні колекції рослини можна охарактеризувати високими рівнями штучної симпатрії, коли природно ізольовані види зростають в ідеальних умовах для гібридизації. Маундер та ін. (Глава 16) розглядають дію гібридизації на управління ex situ.

Гібриди важливі, але часто недооцінені і погано досліджені елементи колекції, ускладнюючи багато аспектів програми збереження ex situ. Як могло б очікуватися, в екстремальних умовах штучної симпатрії (зростання видів у одному районі) у колекціях ex situ, мимовільна гібридизація стає звичайною і це може мати важливі наслідки, бо програми збереження ex situ із-за потенційної втрати генетичної цілісності вільно-запиленого насінного матеріалу або сіянців. Існує думка, що деякі з цих гібридів можуть створювати загрозу для диких популяцій, але на практиці виявляється, що більшість із них залишаються в межах колекцій ex situ.

Також можна було б очікувати швидкого збільшення гібридів, що з'являються безпосередньо між культивованими видами і сусідніми природними популяціями. Проте, існує лише невелика кількість задокументованих прикладів цього виду прямої взаємодії між ex situ колекціями і навколишніми екотопами.

Ймовірно, це відбувається в результаті того, що прямий контакт або симпатрія з оточуючими природними популяціями обмежується за рахунок невеликих площ та кількості рослин у колекції ex situ. Навпаки, натуралізовані або природні популяції, де часто нараховується багато мільйонів рослин, можуть призводити до штучної симпатрії на великих територіях і мати майже необмежені ресурси для пилкового запилення, значно збільшуючи можливості гібридизації, порівняно з надзвичайно локалізованими маленькими популяціями, представленими колекціями ex situ.

Тому пропонується кілька практичних рекомендацій, спираючись на попередні висновки. По-перше, якщо генетична цілісність насіння від колекцій ex situ важлива для збереження або інших цілей, ризики гібридизації в межах колекцій обов'язково повинні прийматися до уваги. По-друге, ризик гібридних взаємодій між колекціями ex situ (у тому числі сади) і дикими популяціями найбільший після здичавіння, тому загальні заходи поліпшення ізольованості колекції ex situ будуть найголовнішими і ефективними для зменшення ризиків збереження, що несе гібридизація.

Потреба в ex situ управлінні зникаючими видами та іншими рідкісними ресурсами збільшиться, якщо природні популяції продовжуватимуть зникати. Колекції зникаючих рослин еx situ, відіграють життєво важливу роль у підтримці заповідних видів.

Збереження ех situ має випробувану здатність зберегти високі рівні первинної або таксономічної різноманітності рослин. Проте, здатність підтримувати еволюційне походження залежатиме від розуміння екології, генетики, демографії колекції, культивування і зберігання.

Четвертий розділ «Найефективніше використання методів збереження рослин ex situ» присвячений питанню усвідомлення всіх можливостей внесення методів збереження ex situ у Глобальне збереження рослин.

Частина IV - комплекс сучасних роздумів і практики заповідання рослин ex situ. Вона починається з глави, що розглядає практичне використання заповідання ex situ у контексті глобального зниження рослинного різноманіття і обмеження часто необгрунтованої інфраструктури заповідників у більшості областей світу. Наслідуючи традиції попередніх двох розділів, які прийшли від досвіду Центру збереження рослин (Center for Plant Conservation (CPC)), пропонується серії практичних директив, що мають намір задовольнити управління колекцій ex situ і культивування диких зразків рослини. Глава закінчується додатком, який розглядає агенції і організації, які створюють або просувають заповідники рослин ex situ.

Глава 18 оцінює роль заповідників рослин ex situ у боротьбі з триваючою кризою біологічної варіативності, особливо акцентуючи увагу на доцільності використання технік, широко розвинених у помірних регіонах для «гарячих точок» біорізноманіття. Це повинно не тільки удосконалити технічні і садівничі технології відповідно до зростаючого списку зникаючих рослин, але і міцно пов'язати збереження рослин із людськими потребами. Автори твердо вірять, що хоча збереження ex situ переоцінене деякими агенціями і спеціальними зацікавленими групами, воно також глибоко недооцінене більшістю заповідних організацій і спонсорських груп. Глава розглядає термінову потребу в інвестиціях як в інфраструктуру, так і у садівничі технології, щоб надати можливість збереженню ex situ стримувати прискорення зникнення видів та робити короткий огляд того, де потреби найгостріші.

Можливо, існування мереж захищених територій в регіонах великого різноманіття рослин буде недостатньо, щоб гарантувати тривале виживання усієї різноманітності рослин; відповідно, існуватиме безперервна потреба діяльності ex situ, щоб безпосередньо підтримувати збереження in situ. Діяльність установ залежить від тривалого фінансування, відповідного економічного аналізу, і довготривалого планування, щоб гарантувати інституційну і проектну життєздатність.

Установи ex situ, як наприклад ботанічні сади, вже показали здатність управляти ресурсами рослин вони випробовують активну еволюцію, оскільки історичні колекційні пріоритети таксономії були доповнені обов'язками заповідання біорізноманіття і громадської освіти. Хоча традиційне садівництво зберегло десятки видів рослин, зараз зниклих у природі, сучасне садівництво не має оцінюватись критеріями виживання чи зникнення видів, а наскільки добре вони підтримують існуючі популяції і ландшафти.

Размещено на Allbest.ru